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1986-2013年黄河宁蒙河段风蚀模数与风沙入河量估算

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农业工程学报 2015年第10期31卷 142-151页

作者：杜鹤强薛娴王涛邓晓红中国科学院寒区旱区环境与工程研究所兰州730000

为缓解宁(宁夏)蒙(内蒙古)河段的淤积问题,需要对该河段风蚀灾害和风沙入黄量的时空变化进行研究。该文选取综合风蚀模拟系统(integrated wind-erosion modeling system,IWEMS)和修订版风蚀方程(revised wind erosion equation,RWEQ)对1... 详细信息

为缓解宁(宁夏)蒙(内蒙古)河段的淤积问题,需要对该河段风蚀灾害和风沙入黄量的时空变化进行研究。该文选取综合风蚀模拟系统(integrated wind-erosion modeling system,IWEMS)和修订版风蚀方程(revised wind erosion equation,RWEQ)对1986-2013年黄河宁蒙河段风蚀模数进行了估算,并结合风沙输移方程,对不同河段的风沙入黄量进行了计算。发现宁蒙河段的风蚀灾害主要发生在乌兰布和沙漠、库布奇沙漠和河东沙地等沙漠区域。自1986年以来河东沙地的风蚀模数逐渐降低,而乌兰布和沙漠的风蚀模数则逐渐凸显,成为宁蒙河段风蚀最严重的区域。1986-2013年间,整个宁蒙河段受风蚀灾害的面积逐渐减小,平均风蚀模数迅速下降,线性拟合函数斜率高达-182.81。风沙入黄量结果显示,石嘴山—巴彦高勒段的年均风沙入黄量最大,高达9.31×106 t/a;下河沿—青铜峡段最小,其值仅为7.6×105 t/a。另外,除石嘴山—巴彦高勒段之外,其余河段风沙入黄量并未呈现出明显的减小趋势。通过对宁蒙河段气象和土地利用数据的分析,发现宁蒙河段的风蚀模数的变化主要受气候条件的影响。该研究结果可为解决黄河淤积问题、完善黄河沿岸风沙防护体系提供参考。

关键词：沙侵蚀土地利用气候变化

黄河上游宁夏-内蒙古段跃移沙粒起动风速的空间分布

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农业工程学报 2013年第14期29卷 210-219页

作者：杜鹤强薛娴王涛中国科学院寒区旱区环境与工程研究所沙漠与沙漠化重点实验室兰州730000

黄河上游宁夏-内蒙古段穿越河东沙地、乌兰布和沙漠和库布奇沙漠,大量风沙被吹入黄河,因此,迫切需要揭示宁夏-内蒙古河段沙粒起动风速的空间分布规律,从而为该区域的风沙防治工作提供理论依据。首先,应用归一化植被指数(normalized diff... 详细信息

黄河上游宁夏-内蒙古段穿越河东沙地、乌兰布和沙漠和库布奇沙漠,大量风沙被吹入黄河,因此,迫切需要揭示宁夏-内蒙古河段沙粒起动风速的空间分布规律,从而为该区域的风沙防治工作提供理论依据。首先,应用归一化植被指数(normalized different vegetation index,NDVI)数据集计算该河段地表植被盖度、植被迎风面积指数与粗糙度。而后,通过植被迎风面积指数计算摩阻起动风速的影响函数,研究河段摩阻起动风速的空间分布。利用实测数据检验摩阻起动风速的计算方法,表明摩阻起动风速的计算方法误差较小。研究表明,研究区内风速廓线均呈对数函数的分布规律,并利用风速廓线方程计算了研究区不同下垫面(10m高度)处的起动风速,进而得到跃移沙粒起动风速的空间分布。结果显示研究区风蚀风险最大的几个区域大多临近黄河。最后,根据当年最大NDVI值与下一年风季(3月至5月)NDVI平均值之间的关系,提出利用当年最大NDVI值对下一年风季起动风速的预测方法,该研究为黄河宁夏-内蒙古段的风蚀预报提供理论支撑。

关键词：植被风速度归一化植被指数宁蒙河段

乌兰布和沙漠沿黄河区域下垫面特征及风沙活动观测

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农业工程学报 2012年第22期28卷 156-165页

作者：杜鹤强薛娴孙家欢中国科学院寒区旱区环境与工程研究所沙漠与沙漠化重点实验室兰州730000

为明确乌兰布和沙漠沿黄河区域下垫面特征与风沙活动特点,该文对该地区的沙丘形态、粒度特征、风速、输沙率与风沙流结构及其相互关系进行了野外调查与室内分析。结果表明:研究区横向沙丘平均宽-高比约为12.75。沙丘表面平均粒径与分选... 详细信息

为明确乌兰布和沙漠沿黄河区域下垫面特征与风沙活动特点,该文对该地区的沙丘形态、粒度特征、风速、输沙率与风沙流结构及其相互关系进行了野外调查与室内分析。结果表明:研究区横向沙丘平均宽-高比约为12.75。沙丘表面平均粒径与分选系数呈现出由丘间地至落沙坡逐渐减小的趋势,偏度则呈现出增大趋势。沙丘各部位粒度累计分布曲线均为正偏、单峰态分布。在净风与起沙风环境下,仅丘间地与沙丘顶部风速廓线呈对数形式分布;迎风坡坡脚处风速廓线多呈幂函数分布;落沙坡与背风坡坡脚处风速廓线分布形式不统一。无论在高风能环境下还是低风能环境下,从丘间地至背风坡坡脚,沙丘断面近地表风速呈减小(至迎风坡坡脚),增大(迎风坡坡脚至丘顶),再减小(丘顶至落沙坡),再增大(落沙坡至背风坡坡脚)趋势。沙丘顶部是风沙活动最为强烈的部位,沙丘各部位90%以上的输沙量集中到10cm高度以下;沙丘各部位的风沙流结构均服从三次函数分布。最后,该文针对该区域下垫面与风沙活动的特点和危害,提出相应的防治对策,以期对该区域风沙危害的防治提供参考。

关键词：风效应沙侵蚀沙丘形态粒度特征输沙率风沙流结构

长江源卓乃湖流域地表沉积物粒度分布与风沙流结构

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中国沙漠 2023年第3期43卷 47-56页

作者：范亚伟杜鹤强卢善龙韩致文刘秀帆刘欣雷中国科学院西北生态环境资源研究院干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 中国科学院空天信息创新研究院中国科学院数字地球重点实验室北京100094

干涸湖盆是干旱与半干旱地区沙尘暴的主要策源地。长江源地区卓乃湖流域湖泊溃堤后,大量湖底碎屑物质出露地表成为新的沙源,不断加剧的风沙灾害严重威胁着卓乃湖的生态环境与青藏铁路的安全运营。通过对卓乃湖西岸、南岸和东侧3个部位... 详细信息

干涸湖盆是干旱与半干旱地区沙尘暴的主要策源地。长江源地区卓乃湖流域湖泊溃堤后,大量湖底碎屑物质出露地表成为新的沙源,不断加剧的风沙灾害严重威胁着卓乃湖的生态环境与青藏铁路的安全运营。通过对卓乃湖西岸、南岸和东侧3个部位的风沙活动进行系统观测,获得了卓乃湖溃堤后地表及风沙流中沙尘物质的粒度分布以及风沙流结构。结果表明:卓乃湖西岸是流域内风沙活动最为强烈的区域,西岸和南岸是流域内的主要起沙起尘区;东侧为沉积沉降区,风沙沉积物既包括本地沙物质,也包含来自西岸和南岸的沙尘;由于湖相沉积物粒度较细,西岸的风沙流结构随高度线性递减。结合地表和风沙流中沙尘的粒度分析特征,认为卓乃湖流域沙尘以流体起动为主,而非传统观点认为的以跃移物质的轰击起动为主。高原地区干涸湖盆的风沙活动具有独特性,在风沙防治中不可照搬低海拔地区的防治模式。

关键词：卓乃湖流域干涸湖盆粒度分布风沙流结构沙尘起动方式

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长江源卓乃湖流域沙尘释放过程模拟

地理科学 2023年第12期43卷 2247-2256页

作者：范亚伟杜鹤强卢善龙刘秀帆韩致文唐海龙周晋峰中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 中国科学院空天信息创新研究院北京100094 中国生物多样性保护与绿色发展基金会北京100089

由于碎屑物质的堆积,干涸湖盆和河道往往会成为干旱和半干旱地区主要的沙尘源区。目前关于干涸湖泊沙尘释放过程的研究多集中在干旱半干旱地区,青藏高原由于其气候和下垫面特点,以往的研究往往忽略其沙尘释放过程。然而近年来受暖湿化... 详细信息

由于碎屑物质的堆积,干涸湖盆和河道往往会成为干旱和半干旱地区主要的沙尘源区。目前关于干涸湖泊沙尘释放过程的研究多集中在干旱半干旱地区,青藏高原由于其气候和下垫面特点,以往的研究往往忽略其沙尘释放过程。然而近年来受暖湿化趋势的影响,青藏高原降雨增多,洪水事件频发,从而导致地表可蚀性沉积物增多,在其高风能环境影响下极易导致沙尘事件的发生。为了提出科学的风沙防治对策,需明确沙尘释放的时空分布过程。因此,研究以长江源卓乃湖流域为研究区,基于气象、遥感、陆面同化等数据,利用综合风蚀模拟系统(Integrated Winderosion Modelling System,IWEMS)和沙尘释放与沉积模型(Dust Entrainment and Deposition,DEAD),模拟了卓乃湖流域2000—2020年的沙尘释放过程。结果显示:①卓乃湖流域沙尘释放年内变率较大,高值一般发生在冬春季节,低值多在夏秋季节。湖泊溃堤前沙尘释放年际波动较大,溃堤之后,沙尘释放呈显著上升趋势,说明溃堤后,退水湖岸为沙尘释放提供了丰富的物源。②就空间分布而言,卓乃湖沙尘释放具有较大的空间异质性,湖泊沿岸的沙尘释放率明显高于其他地区,湖泊溃堤之后,沙尘释放的高值区逐渐由湖泊北岸向东南岸迁移。③湖泊溃堤之后,风速对沙尘释放的影响机制发生了较大的变化,沙尘释放过程更易发生。

关键词：卓乃湖流域暖湿化风蚀沙尘释放湖泊溃堤

新月形沙丘表面风速廓线与风沙流结构变异研究

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中国沙漠 2012年第1期32卷 9-16页

作者：杜鹤强韩致文王涛孙家欢中国科学院寒区旱区环境与工程研究所沙漠与沙漠化重点实验室甘肃兰州730000

在风沙地貌学中,跃移沙粒与风场的耦合作用下,其最直观的表现形式为风速廓线和风沙流结构的变异。通过对塔克拉玛干沙漠腹地新月形沙丘迎风坡坡脚、沙丘顶部、沙丘的两个兽角前端、沙丘背风坡坡脚5个典型部位的风速廓线和风沙流结构进... 详细信息

在风沙地貌学中,跃移沙粒与风场的耦合作用下,其最直观的表现形式为风速廓线和风沙流结构的变异。通过对塔克拉玛干沙漠腹地新月形沙丘迎风坡坡脚、沙丘顶部、沙丘的两个兽角前端、沙丘背风坡坡脚5个典型部位的风速廓线和风沙流结构进行了实地观测,并与参照点(丘间粗沙地)的风速廓线和风沙流结构进行了对比。发现受地形扰动作用,沙丘背风坡坡脚处和沙丘的两个兽角前端的风速廓线形式均呈现非对数形式分布。除迎风坡坡脚处风沙流结构与参照点处相似之外,其余各个部位风沙流均表现出不同于参照点的结构形式。直接采用曲线拟合方法对风沙流结构函数进行拟合,并针对有明显分段现象的风沙流结构形式,采取分段拟合,并对造成风速廓线和风沙流结构变异的原因进行了讨论。

关键词：塔克拉玛干沙漠新月形沙丘风速廓线风沙流结构

河西走廊—塔克拉玛干沙漠边缘阻击战:风沙形势与防治任务

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中国科学院院刊 2023年第7期38卷 966-977页

作者：雷加强高鑫赵永成杜鹤强何清任宏晶孟晓于胡子豪杨佐威中国科学院新疆生态与地理研究所乌鲁木齐830011 中国科学院西北生态环境资源研究院兰州730000 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所乌鲁木齐830002 中国科学院大学北京100049 河南大学黄河文明与可持续发展研究中心郑州450046

为落实习近平总书记在加强荒漠化综合防治和推进“三北”等重点生态工程建设座谈会上的重要讲话精神,文章以打好河西走廊—塔克拉玛干沙漠边缘阻击战为主要目标,深入开展了河西走廊—塔克拉玛干沙漠边缘风沙形势与防治任务研究工作。依... 详细信息

为落实习近平总书记在加强荒漠化综合防治和推进“三北”等重点生态工程建设座谈会上的重要讲话精神,文章以打好河西走廊—塔克拉玛干沙漠边缘阻击战为主要目标,深入开展了河西走廊—塔克拉玛干沙漠边缘风沙形势与防治任务研究工作。依据河西走廊—塔克拉玛干沙漠边缘沙化土地特征和风沙活动形势,以“流沙不再漫延,尘源有效防控”为目标指向,以“防风、阻沙、控尘”为核心课题,确定河西走廊—塔克拉玛干沙漠边缘阻击战的思路。通过系统梳理“风、沙、尘”的源区和路径,瞄准沙漠边缘防沙治沙关键带和突出沙害治理重点,提出了河西走廊—塔克拉玛干沙漠边缘防沙治沙重点任务区和重点任务,以期为打好、打赢河西走廊—塔克拉玛干沙漠边缘阻击战提供科技支撑。

关键词：河西走廊塔克拉玛干沙漠防沙治沙阻击战战略区沙化土地风沙形势

新月形沙丘表面100cm高度内风沙流输沙量垂直分布函数分段拟合

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地理科学 2012年第7期32卷 892-897页

作者：韩致文缑倩倩杜鹤强孙家欢中国科学院沙漠与沙漠化重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院研究生院北京100049

为研究新月形沙丘表面不同层位风沙流输沙量的垂直分布函数,实测了塔克拉玛干沙漠腹地典型新月形沙丘表面100 cm高度内（以1 cm分隔）的输沙量。分段拟合分析表明：新月形沙丘迎风坡脚输沙量垂直分布规律不完全服从指数函数,出现与戈壁... 详细信息

为研究新月形沙丘表面不同层位风沙流输沙量的垂直分布函数,实测了塔克拉玛干沙漠腹地典型新月形沙丘表面100 cm高度内（以1 cm分隔）的输沙量。分段拟合分析表明：新月形沙丘迎风坡脚输沙量垂直分布规律不完全服从指数函数,出现与戈壁风沙流结构特征相似的＂象鼻效应＂,在0~3 cm区间内输沙量逐渐增大,3cm以上输沙量随高度呈指数函数衰减;沙丘顶部0~10 cm区间输沙量随高度呈指数函数衰减,10 cm以上呈二次函数衰减;沙丘左翼端输沙量随高度呈幂函数分布,沙丘右翼端0~20 cm内以指数函数衰减,20 cm以上呈三次函数衰减;沙丘背风坡脚风沙流输沙量在0~60 cm和60 cm以上分别呈不同形式的三次函数分布。

关键词：塔克拉玛干沙漠新月形沙丘输沙量垂直分布分段拟合函数

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中国沙尘暴源区及其治理研究述评

中国沙漠 2012年第6期32卷 1559-1564页

作者：缑倩倩韩致文杜鹤强孙家欢王国华中国科学院寒区旱区环境与工程研究所沙漠与沙漠化重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院研究生院北京100049

沙尘暴给人们生产生活带来重大影响。系统总结沙尘暴源区以及相应的治理措施的研究成果,不仅能够使人们对沙尘暴的来源有更加深入的了解,还可以为今后沙尘暴治理提供理论依据和政策支持。首先对沙尘暴基本概念与时空分布特征进行了简要... 详细信息

沙尘暴给人们生产生活带来重大影响。系统总结沙尘暴源区以及相应的治理措施的研究成果,不仅能够使人们对沙尘暴的来源有更加深入的了解,还可以为今后沙尘暴治理提供理论依据和政策支持。首先对沙尘暴基本概念与时空分布特征进行了简要评述,然后综合论述了中国沙尘暴来源的研究现状,系统总结了近年来国内外沙尘暴治理研究成果,在此基础上提出几点展望。

关键词：沙尘暴灾害沙尘源区治理措施研究进展